第1课时 烃的概述和烷烃的性质
[目标导航] 1.建立烃的分类框架并能够举例说明。2.通过阅读了解烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。
3．能以甲烷为例，理解烷烃的组成、结构和主要化学性质。
一、烃的概述及重要烃的物理性质 1．烃的分类
对二甲苯为
2．烷烃、烯烃、炔烃的物理性质 (1)颜色：均为无色物质。
。
(2)溶解性：都不溶于水，而易溶于苯、乙醚等有机溶剂。 (3)密度：随着碳原子数增多，密度逐渐增大，但都比水的小。 (4)状态：分子中有1～4个碳的开链脂肪烃，室温下呈气态。 (5)沸点：随着碳原子数增多，熔、沸点逐渐升高。 议一议
1．烷烃、烯烃和炔烃均属于链烃，又称脂肪烃。请从结构上分析为什么烷烃属于饱和烃，烯烃和炔烃是不饱和烃？
答案 烷烃分子中碳原子之间的共价键全部为碳碳单键，其中的碳原子皆为饱和碳原子。烯烃和炔烃分子中皆含有不饱和碳原子，烯烃、炔烃是不饱和烃。 2. 依据下图分析什么样的烷烃在常温常压下为气体？
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答案 碳原子数小于等于4的烷烃为气体，其他的烷烃在常温、常压下一般都为液态或固态。 3．下列物质①丁烷 ②2-甲基丙烷 ③正戊烷 ④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷的沸点从高到低排列顺序为_____________________；如何比较烷烃的沸点？ 答案 ③>④>⑤>①>②
烷烃沸点大小比较方法为(1)碳原子数不同时，分子中碳原子数越多，其沸点越高；(2)碳原子数相同时，分子中支链越多，其沸点越低。 二、烷烃的结构与化学性质 1．烷烃的结构与通式
碳原子之间以单键结合，剩余的价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都充分利用，达到饱和。通式为CnH2n＋2(n≥1)。 2．烷烃的化学性质
(1)稳定性：因烷烃分子中碳氢键和碳碳单键的键能较高，所以常温下烷烃很不活泼，与_强酸_、_强碱_、_强氧化性物质和_强还原性物质都不反应。 (2)氧化反应——可燃性：
3n＋1点燃烷烃在空气中燃烧的通式为CnH2n＋2＋O2――→nCO2＋(n＋1)H2O。
2
(3)取代反应：烷烃在光照条件下能与氯气、溴蒸气等发生取代反应。如甲烷与氯气反应生光照
成一氯甲烷的化学方程式为CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl。 3．卤代烃
(1)概念：烃分子中的氢原子被卤素原子取代的化合物。 (2)存在
①仅由C、H、X三种元素组成的单纯的卤代烃在自然界中不多见。
②大多数是人工合成的，如碘甲烷(CH3I)、氯苄((3)用途
①1,1,1-三氟-2-氯-2-溴乙烷(CF3CHBrCl)被广泛用做麻醉剂。 ②氯仿和四氯化碳等常用做溶剂。
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)等。
(4)危害 ①有毒性。
②能够破坏大气臭氧层，造成臭氧空洞。 议一议
1．分子式符合通式CnH2n＋2的两种碳原子数不同的有机物一定互为同系物吗？
答案 是。分子式符合通式CnH2n＋2的有机物都属于烷烃，结构相似，碳原子数不同，互为同系物。
2．烷烃的特征反应是什么？怎样描述烷烃的化学性质？烷烃的燃烧有何应用？
答案 (1)烷烃的特征反应是取代反应，主要是卤代反应，发生的条件：①光照或高温。②发生反应的是纯净的卤素单质。最后产物为各种卤代产物和卤化氢的混合物。
(2)常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂等都不发生反应，只有在特殊条件(如光照或高温)下才发生某些化学反应，这与构成烷烃分子的碳氢键和碳碳单键的键能较高有关。
(3)烷烃燃烧的重要应用：
①规律：分子中碳原子数相同时，烷烃含氢越多，燃烧时放出的热量也越多。
②具体应用：甲烷作为天然气、沼气的主要成分，丙烷、丁烷作为液化气的主要成分，主要用作家庭或工业燃料；汽油、煤油、柴油的主要成分之一也是不同碳原子数的烷烃，用作汽车、飞机、轮船等的燃料。
一、烷烃的取代反应
1．取代反应是最重要的一类有机反应，判定一个反应是否属于取代反应，最直接的方法就是依据概念判定：有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。关键词为“某些”“被其他”“代替”。
2．取代反应的特征是分步取代，产物多，所得产物一般为混合物。 3．取代反应与置换反应的比较
实例 区别 定义 参与物质 反应条件 取代反应 甲烷与氯气反应 有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应 反应物和生成物中不一定有单质 反应受催化剂、温度、光的影响 置换反应 锌与稀硫酸反应 一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应 反应物、生成物中一定有单质 水溶液中置换反应遵循强制弱的原则 3 / 12
反应电子得失 反应是否可逆 不一定有电子的转移 有很多是可逆反应 一定有电子的得失 反应一般单向进行 例1 下列反应属于取代反应的是( ) 催化剂、△
A．2CH3CH2OH＋O2――→2CH3CHO＋2H2O 点燃B．CH4＋2O2――→CO2＋2H2O
C．CH3CH===CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br D．CHCl3＋HF―→CHFCl2＋HCl
解析 依据取代反应的概念：有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应，D项正确。 答案 D
变式训练1 下列化学反应中属于取代反应的是( ) A．CH2Cl2＋Br2―→CHBrCl2＋HBr B．Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 催化剂C．CH2===CH2＋H2O――→CH3CH2OH 浓硫酸D．CH3CH2OH――→CH2===CH2↑＋H2O △答案 A
解析 B项反应不是有机物的反应，故不是取代反应；C、D不符合取代反应的概念，不是取代反应。
二、有关烃的燃烧规律
1．气态烃完全燃烧后体积变化规律 1 mol 某烃CxHy完全燃烧的反应方程式为 点燃CxHy＋ (x＋y/4)O2――→xCO2＋y/2H2O。
(1)燃烧后温度高于100 ℃时，水为气态： ΔV＝V后－V前＝y/4－1 ①y＝4时，ΔV＝0，体积不变。 ②y＞4时，ΔV＞0，体积增大。 ③y＜4时，ΔV＜0，体积减小。
(2)燃烧后温度低于100 ℃时，水为液态：ΔV＝V前－V后＝y/4＋1，体积总是减小。 (3)无论水为气态还是液态，燃烧前后气体体积变化都只与烃分子中的氢原子数有关，而与烃分子中的碳原子数无关。 2．烃完全燃烧耗氧量规律
(1)1 mol烃燃烧耗氧量——“等碳，1/4氢”。
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点燃
1 mol某烃CxHy完全燃烧的反应方程式为CxHy＋(x＋y/4)O2――→xCO2＋y/2H2O，由此可知，每摩烃完全燃烧时耗氧量为(x＋y/4)。
(2)质量相同的烃类完全燃烧时，耗氧量最多的是含氢量最高的；耗氧量最少的是含碳量最高的。即对于CxHy，质量一定时：①耗氧量最多的是最大的；②耗氧量最少的是最小的。 (3)总质量一定的混合物，只要各组分的最简式相同，则完全燃烧时，其耗氧量为定值，而与混合物各组分的含量无关，恒等于同质量的某单一组分完全燃烧时的耗氧量。
(4)总物质的量一定的混合物，只要各组分每摩物质的耗氧量相同，则完全燃烧时，其耗氧量为定值，而与混合物中各组分的含量无关。 3．燃烧产物关系规律
(1)质量相同的烃，分子式为CxHy，越大，则完全燃烧后生成的CO2的量越多；若两种烃的相等，质量相同，则完全燃烧后生成的CO2和H2O的量均相等。
(2)碳的质量分数w(C)相同的有机物(实验式可以相同也可以不同)，只要总质量一定，以任意比混合，完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。
(3)不同的有机物完全燃烧时，若生成的CO2和H2O的物质的量之比相同，则它们分子中C原子与H原子的原子个数比也相同。
例2 A、B两种有机化合物组成的混合物。
(1)当质量一定时，无论A、B以何种比例混合，完全燃烧时生成CO2的量均相等，则A与B一定要满足的条件是__________________________________________。
(2)当物质的量一定时，无论A、B以何种比例混合，完全燃烧时生成CO2的量均相等，则A、B一定要满足的条件是_________________________________________________。 解析 (1)质量一定时，无论怎样混合，碳的质量一定，生成的CO2的量不变，则必须是各物质的含碳的质量分数相等。
(2)总物质的量一定时，只有A、B分子中碳原子数相等时，碳原子的总物质的量才一定，生成的CO2的量才不变。
答案 (1)A、B中碳的质量分数相同 (2)A、B分子中碳原子数相同
变式训练2 下列各组化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗O2的质量和生成水的质量或CO2质量不变的是( ) A．CH4C2H6B．C2H6C3H6 C．C2H4C3H6D．C2H4C3H4 答案 C
解析 由题意知，两种烃应具有相同的最简式，C组两种烃最简式相同(CH2)，故C选项正确。
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高中化学第一章有机化合物的结构与性质烃第3节烃第1课时同步备课学案鲁科版
